生物化学--糖代谢.

2019/12/2117糖类分解代谢7.1新陈代谢概论7.2生物体内的糖类7.3双糖和多糖的酶促降解7.4糖酵解7.5三羧酸循环7.6磷酸戊糖途径7.1新陈代谢概述概念：新陈代谢（Metabolism）泛指生物与周围环境进行的物质和能量交换的过程。•化学本质：活细胞内，由多酶体系协同作用并高度协调的化学反应网络。•二个方面：同化作用(合成代谢)和异化作用(分解代谢)。“生之本，本于阴阳”（黄帝内经）,“新陈代谢是宇宙间普遍的永远不可抵抗的规律”(毛泽东)，只有新陈代谢才是生命最基本的特征。新陈代谢内涵小分子大分子合成代谢（同化作用）需要能量释放能量分解代谢（异化作用）大分子小分子物质代谢能量代谢新陈代谢2019/12/214新陈代谢的三个特点：•1、新陈代谢的化学反应是由多步反应步骤完成的，且顺序性很强，环环相扣。•2、反应条件比较温和，均是由酶且往往是由多酶系统或别构酶催化下逐步完成，代谢效率极高。•3、表现出高度灵敏的自我调节能力。新陈代谢研究方法：同位素示踪法酶抑制剂的应用利用遗传缺陷症研究代谢途径见书P1327.2生物体内的糖类(复习)7.3.1糖类定义7.3.2糖类的生物学作用7.3.3生物体内的糖类1、单糖2、寡糖3、多糖7.3.1糖类定义•糖类是多羟基醛，酮或水解时产生这类化合物的物质，是自然界数量最多的有机化合物。7.3.2糖类的主要生物学功能构成动植物骨架结构的组成成分，如纤维素；生物体内的主要能源物质,维持正常生命活动其它生物分子合成的前体,如氨基酸、核苷酸、脂等特殊的生物活性，人体中的肝素有抗凝血作用，肺炎球菌细胞壁中的多糖有抗原作用。2019/12/219单糖：在温和条件下不能水解为更小的单位寡糖：水解时每个分子产生2-10个单糖残基多糖:能水解成多个单糖分子，属于高分子碳水化合物，分子量可达到数百万。7.3.3生物体内的糖类㈠单糖最简单的糖，不再被水解成更小的糖单位。根据碳原子个数分为丙糖、丁糖等根据结构特点又分为醛糖和酮糖。糖的种类D系醛糖的立体结构(Fischer式)D(+)-阿洛糖D(+)-阿卓糖D(+)-葡萄糖D(+)-甘露糖D(+)-古洛糖D(-)-艾杜糖D(+)-半乳糖D(+)-塔洛糖(allose)(altrose)(glucose)(mannose)(gulose)(idose)(galactose)(talose)D(-)-赤鲜糖(erythrose)D(-)-苏阿糖(threose)D(+)-甘油醛(allose)D(-)-核糖(ribose)D(-)-阿拉伯糖(arabinose)D(+)-木糖(xylose)D(-)-来苏糖(lysose)D系酮糖的立体结构(Fischer式)D(-)-赤藓酮糖(erythrulose)D(-)-核酮糖(ribulose)D(+)-木酮糖(xylulose)D(+)-阿洛酮糖(psicose,allulose)D(-)-果糖(fructose)D(+)-山梨糖(sorbose)D(-)-塔洛糖(tagalose)二羟丙酮(dihytroasetone)从左转折旋转成环成环-D-吡喃葡萄糖-D-吡喃葡萄糖C1上的-OH“下上”D-葡萄糖由Fischer式改写为Haworth式的步骤由于Fischer式不能反应单糖分子中原子和基团在空间的相互关系，故常用Haworth式612345绕C4-C5键转120°2019/12/2114㈡寡糖水解可产生2-10个单糖残基。自然界中常见的寡糖见书P136。糖的种类重要的二糖D-麦芽糖α（1→4）糖苷键型乳糖β（1→4）糖苷键型蔗糖α（1→2）糖苷键型纤维二糖β（1→4）糖苷键型2019/12/2116㈢多糖淀粉（starch）糖原(glycogen)纤维素(cellulose)………(见书P146)糖的种类2019/12/2117淀粉广泛地存在于许多植物的种子、块茎和根中，如大米中约含70%-80%，小麦中约含60%-65%。淀粉可分为糖淀粉（又称直链淀粉）和胶淀粉（又称支链淀粉）。其所占比例随植物品种而不同，一般糖淀粉的含量为20%-30%，胶淀粉含量为70%-80%。淀粉糖的种类2019/12/2118定义：由D-葡萄糖单位通过α-1，4-糖苷键连接而成的链状化合物。溶于热水，遇碘显蓝色。分子量1.0×104~2.0×106直链淀粉D-葡萄糖以α-1，4糖苷键相连，同时，每隔20-25个葡萄糖单位，有一个以α-1，6糖苷键相连的支链。纯的支链淀粉在热水中膨胀成糊状。遇碘显紫红色。RENRE分支点支链淀粉示意图分子量5.0×104~4.0×108支链淀粉2019/12/2120糖原是动物组织内糖的贮存形式。主要贮存在肌肉和肝脏中，其他组织，如心肌、肾脏、脑等，也含有少量糖原。肌糖原分解为肌肉自身收缩供给能量，肝糖原分解主要维持血糖浓度。结构与支链淀粉相似，由D-葡萄糖单体以α-1，4糖苷键和α-1，6糖苷键(分支点)结合形成。糖原分子比支链淀粉更大，分支更多，结构更复杂。糖的种类糖原2019/12/2121相对分子质量大于1×1082019/12/2122糖原是无定性粉末，溶于热水，溶解后呈胶体溶液。糖原溶液遇碘呈紫红色。2019/12/2123纤维素植物细胞壁的主要成分，由D-葡萄糖单体以β-1，4糖苷键连接形成的一种非分支多糖。不能被人体消化吸收，但却具有重要生理功能。可增加人体肠道益生菌，改善肠胃功能、减少结肠癌发病率、增强机体免疫等功能。帮助减肥:多吃粗粮肚子里就装不下其他热量高的食物了。糖的种类纤维素一级结构植物细胞壁与纤维素的结构微纤维纤维素链植物细胞中的纤维素微纤维细胞壁•7.3.1双糖的降解•7.3.2淀粉的降解•7.3.3糖原的降解•7.3.4细胞壁多糖（纤维素和果胶质）的降解（自学，了解）7.3双糖和多糖的酶促降解蔗糖+H2O葡萄糖+果糖1.蔗糖的降解有两种方式：蔗糖酶(转化酶)蔗糖+UDP果糖+UDPG(尿苷二磷酸葡萄糖)蔗糖合成酶7.3.1双糖的降解蔗糖α（1→2）糖苷键2019/12/2127麦芽糖+H2O2葡萄糖2.麦芽糖的降解麦芽糖酶麦芽糖α（1→4）糖苷键2019/12/2128乳糖+H2O葡萄糖+半乳糖3.乳糖的降解β-半乳糖苷酶乳糖β（1→4）糖苷键7.3.2淀粉的降解直链淀粉（α-1，4糖苷键）支链淀粉（α-1，4糖苷键和α-1，6糖苷键）淀粉的酶促水解淀粉的磷酸解主要有两个途径：2019/12/2130㈠淀粉的酶促水解1.α-淀粉酶（α-Amylase）2.β-淀粉酶（β-Amylase）3.脱支酶(debranchingenzyme）4.麦芽糖酶2019/12/21311、α-淀粉酶直链淀粉葡萄糖+麦芽糖支链淀粉葡萄糖+麦芽糖+α-极限糊精极限糊精：是指淀粉酶不能再分解的支链淀粉残基。α-极限糊精：是指α-淀粉酶作用于支链淀粉后形成的含有α-1,6-糖苷键的短的分支部分。α-淀粉酶：是一种淀粉内切酶，作用于α-1，4糖苷键。2019/12/21322019/12/2133直链淀粉麦芽糖支链淀粉麦芽糖+β-极限糊精β-极限糊精是指β-淀粉酶作用到离分支点2-3个葡萄糖基为止的剩余部分。2、β-淀粉酶β-淀粉酶：是淀粉外切酶，水解α-1，4糖苷键，从淀粉非还原端开始，每间隔一个糖苷键进行水解，因此，每次水解出一个麦芽糖分子。2019/12/2134两种淀粉酶性质的比较α-淀粉酶•不耐酸，pH3.3时失活•耐高温，70C时15分钟仍保持活性(发酵工程中筛选耐高温的α-淀粉酶，105C）•广泛分布于动植物和微生物中。•在种子萌发时诱导合成。-淀粉酶•耐酸，pH3.3时仍保持活性•不耐高温，70C15分钟失活•主要存在植物体中•存在于休眠种子或大豆种子及块根、块茎等器官中。2019/12/2136脱支酶在植物体内是R-酶，在动物体内是α-糊精酶。水解α-1，6糖苷键，将α及β-淀粉酶作用后的支链淀粉留下的极限糊精的分支点进行水解。不能直接水解支链淀粉内部的α-1，6糖苷键。3、脱支酶2019/12/2137催化麦芽糖水解为葡萄糖，是淀粉水解的最后一步。淀粉的彻底水解需要上述水解酶的共同作用，其最终产物是葡萄糖。4、麦芽糖酶（二）淀粉的磷酸解1、直链淀粉的磷酸解需要的酶：淀粉磷酸化酶作用的键：α-1，4糖苷键方式：从直链淀粉的非还原端每次催化1个G残基转移给正磷酸，产生1分子1-P-G直链淀粉+nH3PO4nG-1-P淀粉磷酸化酶2019/12/21392、支链淀粉的磷酸解(需要三种酶的共同作用)(1)淀粉磷酸化酶(2)转移酶(3)α-1,6-糖苷酶第三步、脱支酶降解α-1,6-糖苷键。分支结构变成直链结构，进一步完全磷酸解。第二步、转移酶将其中3个葡萄糖残基转移到另一个分支上，形成新的α-1,4-糖苷键。支链淀粉的磷酸解过程第一步、淀粉磷酸化酶从非还原性末端依次降解并释放出1分子1-磷酸葡萄糖，直到距分支点还剩4个葡萄糖残基为止。2019/12/21417.3.3糖原的降解•植物及动物（消化道中）的淀粉酶，脱支酶，麦芽糖酶均能水解糖原，生成nG。•在活细胞内，糖原降解过程同支链淀粉磷酸解的过程相似，由糖原磷酸化酶、转移酶和脱支酶共同作用将糖原完全降解。2019/12/2142(α-糊精酶）